L'interface homme-machine proposée vise à répondre de manière générale aux 3 grandes fonctionnalités d'un environnement d'aide à la gestion des ressources en eau :

• la construction de systèmes d'eau ;
• la simulation et/ou l'optimisation de la gestion opérationnelle ;
• l'évaluation des performances.

 

L'interface graphique définie sert ainsi à visualiser et modifier les objets de l'application (systèmes d'eau, composants, définitions...) et à naviguer d'un à l'autre. Une fenêtre centrale donne une représentation texte, tableau ou graphique d'un objet sur lequel on peut éventuellement agir.

L'application, bien que portable entre différentes plateformes (utilisation du langage de programmation Java), adopte la configuration classique sous l'environnement Microsoft Windows avec un menu principal, des barres d'outils et une fenêtre principale.

L'affichage de la fenêtre principale est conditionné par les onglets du bas permettant de choisir entre un mode texte, tableau ou graphique. La Figure C1.1 présente les vues sous forme tableau et graphique d'un même système d'eau.

Figure C2.1. - Système d'eau - vue tableau et graphique

L'interface proposée offre :

• une facilité de sélection pour une navigation aisée entre objets : système d'eau, composants, chroniques, etc ;
• des vues multiples d'un même objet : description, définition, validité, résultats divers, etc ;

• des outils pour modifier ces objets : ajouter un composant, appliquer des politiques de gestion, etc.

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La barre d'outils Sélection  permet une navigation aisée entre objets pour choisir l'objet à afficher.

  Système

affiche le système d'eau dans son ensemble. La représentation graphique est géoréférencée et utilise des fonds cartographiques plus ou moins riches rangés par couches - voir Vue graphique d'un système d'eau .

 

  Sélection

affiche une sélection de composants. Par exemple, certaines demandes en eau peuvent être sélectionnées afin de définir des caractéristiques communes. La représentation graphique utilise les mêmes fonds cartographiques que le système complet.

 

  Objet

affiche l'objet correspondant à la position du curseur. Cet objet peut être un composant ou une caractéristique d'un composant ou du système d'eau. Un objet possède dans tous les cas un label qui le qualifie et un type qui le décrit. Un objet peut être simplement une information simple du type chaine de caractères ou valeur numérique. Mais il correspond le plus souvent à des informations structurées correspondant à des agrégations plus ou moins complexes d'informations simples.

 

  Précédent

affiche l'objet précédent de la liste des objets déjà sélectionnés. Un objet n'est présent qu'une fois dans la liste.

 

  Suivant

affiche l'objet suivant dans la liste des objets déjà sélectionnés.

 

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La barre d'outils Vues            permet de visualiser différents aspects de l'objet sélectionné.

  Niveau 1

affiche le label et la description des structures de premier niveau d'un objet. Ainsi un composant en eau correspond à 2 définitions principales : structure et gestion, qui sont les boîtes contenant respectivement les caractéristiques structurales et de gestion.

 

  Niveau 2

affiche le label et la description des structures de deuxième niveau d'un objet. Il s'agit de détailler les définitions premières, comme le montre la Figure C2.1.

 

  Niveau 3

affiche le label et la description des structures de troisième niveau d'un objet.

 

  Définition

affiche la définition complète d'un objet. Pour détailler une caractéristique, il suffit de positionner le curseur sur la ligne correspondante et d'utiliser le bouton Objet de la barre Sélection pour visualiser cette propriété sous différentes facettes.

 

  Graphe

affiche les données correspondant à la vue graphique.

 

  Validité

affiche des informations relatives à la validité de la définition : Ok si l'objet est valide et la liste des incohérences sinon. Il suffit de positionner le curseur sur cette incohérence et d'utiliser le bouton Objet de la barre Sélection pour corriger la définition.

 

  Résultats

affiche les résultats associés à un objet, si ils existent.

 

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Le menu et la barre Outils       permettent de modifier les objets sélectionnés.

  Appliquer

applique les modifications du texte de définition d'un objet, c'est à dire affecte à l'objet étudié les caractéristiques définies par le texte saisi. Cette commande n'est effective qu'avec les modes d'affichage texte et tableau et assure un controle de validité sur la saisie.

 

  Mettre à jour

met à jour l'affichage sous le mode texte ou tableau en prenant en compte d'éventuelles modifications dans la définition d'un objet.

 

  Ajouter composant

crée un nouveau composant du type correspondant à la position du curseur dans le mode texte ou tableau. Sous le mode graphique, ce composant est obtenu par copie de l'objet sélectionné préalablement par l'action du bouton gauche ou par une sélection antérieure.

 

  Simuler

simule la desserte en eau du système. Une fenêtre s'affiche renseignant sur l'avancement de la simulation.

 

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Le menu et la barre d'outils Edition      permettent les échanges de données entre objets et avec d'autres applications en utilisant le Presse-Papiers du système d'exploitation. Ceci est en particulier utile pour copier des caractéristiques identiques entre composants ou pour coller des définitions ou des résultats dans des traitements de texte ou des tableurs.

  Couper

supprime de l'aménagement les composants sélectionnés dans le mode d'affichage tableau et graphique. Sous le mode texte, cette commande coupe le texte sélectionné s'il est éditable c'est à dire s'il correspond aux vues Définition et Graphe.

 

  Copier

copie le texte sélectionné dans le Presse-papiers du système d'exploitation.

 

  Coller

colle le contenu du Presse-papiers à l'emplacement sélectionné sous le mode texte, en remplacement de la définition de l'objet sous le mode tableau.

 

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Le menu et la barre d'outils Fichier      permettent l'ouverture et la sauvegarde de documents.

  Nouveau

crée un nouveau système d'eau. Cet aménagement nommé systeme1 est vide.

 

  Ouvrir

donne accès à une boîte de dialogue d'ouverture de fichiers. Cette commande permet de charger un nouvel aménagement, une simulation en remplacement des propriétés de gestion du système d'eau courant, un nouveau fond cartographique - voir 

 

  Sauvegarder

La définition se présente sous la forme d'un tableau avec 13 colonnes. La première colonne, non éditable, contient les labels des définitions. Toute cellule correspondant à un champs possède un éditeur spécifique. Une vérification sur la conformité des caractères alpha-numériques et sur un dépassement de bornes éventuel est effectué lors de la validation du champs (lors du passage à une autre cellule ou par action de la touche Enter). Une cellule vide est non éditable.

Vous pouvez obtenir des informations sur la donnée d'une cellule dans le menu contextuel (action du bouton droit de la souris) comme sur l'exemple de la Figure C4.1. Vous disposez ainsi du nom, du type de la donnée, des bornes supérieures et inférieures dans le cas d'une valeur numérique et éventuellement de l'unité dans laquelle cette valeur est exprimée.

Figure C4.1. - Consommation en eau - vue définition

Pour obtenir la description de tous les champs d'une définition, actionner le bouton Niveau 3    de la barre d'outils Vues          , comme l'exemple de la Figure C4.2.

Il peut être plus clair de décrire une variation saisonnière par exemple à partir de sa propre définition, qui précisera explicitement dans ce cas les mois, et permettra d'obtenir la courbe correspondante. A cette fin, il suffit de se positionner sur la ligne à modifier et actionner le bouton Objet    de la barre d'outils Sélection      .

Figure C4.2. - Consommation en eau - vue niveau 3

La définition sous forme texte est moins conviviale que la forme tableau. Mais elle permet une utilisation très souple du Copier - Coller, notamment dans le cas de modifications de propriétés sur plusieurs composants. Pour valider une définition, il faut utiliser la commande Appliquer par l'action du bouton    de la barre d'Outils      .

Tout objet manipulé possède sa propre représentation graphique, qui peut être visualisée à partir de l'onglet du bas Graphique. Cette représentation fait référence à certaines caractéristiques : par exemple les courbes de remplissage d'un réservoir, la variation de la demande pour une consommation en eau - voir Figure C5.1 -, la variation des débits réservés pour un arc naturel, etc.

Sur tous les graphiques, vous pouvez utiliser les fonctionnalités suivantes :

• effectuer un zoom avec le bouton gauche de la souris et la touche Maj du clavier enfoncés ;

• obtenir une vue générale du graphique, après un zoom, par action de la touche R du clavier ;

• modifier une valeur avec le bouton gauche de la souris et la touche Ctrl du clavier enfoncés ; lorsque la valeur est éditable, la modification de la définition est dynamique ;

• modifier des propriétés du graphique par l'action du bouton droit de la souris ; une fenêtre à onglets permet alors de définir des titres, de modifier des couleurs ou des symboles de courbes, etc.

Figure C5.1. - Consommation d'eau - graphique variation de la demande

Sur les présentations sous forme d'histogrammes en 3 dimensions, comme sur la Figure C5.1, vous pouvez utiliser les fonctionnalités suivantes :

• effectuer une rotation avec le bouton gauche de la souris enfoncé ;

• visualiser les valeurs par déplacement de la souris sur le graphique.

Le tableau de ces caractéristiques est obtenu par l'action du bouton Graphe    de la barre d'outils Vues (voir la Figure C5.2). Les définitions sont éditables.

Ces définitions sont également placées dans le Presse-Papiers de l'environnement graphique par exemple Microsoft Windows. Les graphiques peuvent ainsi être obtenus à partir d'un tableur du type Microsoft Excel en utilisant simplement le bouton Coller  . Ce fonctionnement de type Copier  - Coller   est généralisé à toute l'interface, il est ainsi possible d'exporter mais aussi d'importer des données d'autres applications.

Figure C5.2. - Consommation d'eau - vue tableau graphique

La représentation graphique d'un système d'eau est géoréférencée et utilise des fonds cartographiques plus ou moins riches rangés par couches comme présenté sur la Figure C6.1.

Figure C6.1. - Système d'eau - représentation graphique

L'utilisateur dispose de très nombreuses fonctionnalités afin d'adapter la vue du système en fonction de son attente du moment. Il est ainsi possible de :

• détailler et cadrer les vues, par des zooms et des déplacements panoramiques, sans déformation grâce au traitement vectoriel - boutons      et menu contextuel -

• définir les couches graphiques à afficher, correspondant à un classement des objets par thèmes, jouer sur l’opacité des couches pour visualiser de l’information correspondants à des objets superposés

• visualiser les objets d’une couche suivant le classement d'une information associée, par exemple types d'objets ou classes de valeurs. On peut ainsi décliner les vues suivant différentes légendes : régions, relief ou pluviométrie annuelle pour la couche Physique de notre exemple.

• réaliser une animation graphique si l'on utilise de l'information temporelle (voir Figure C6.2). Un lecteur d'animation affiche le pas de temps courant visualisé, permet de lancer/interrompre l'animation, passer au pas de temps suivant, etc.

• visualiser l’information associée à un objet d’une couche. Cette information peut être du texte, des valeurs numériques (simples ou des chroniques), des dates, des adresses de ressources locales ou internet pour l'affichage de documents, d'images, etc.

De manière pratique, sur la couche de l'aménagement actif, vous pouvez utiliser les fonctionnalités spécifiques suivantes :

• sélectionner un composant par l'action du bouton gauche de la souris puis visualiser sa définition par l'action du bouton Objet    de la barre d'outils Sélection ;

• déplacer un composant par l'action du bouton gauche de la souris et la touche Ctrl du clavier enfoncés sur l'objet sélectionné et relachés sur la position finale souhaitée ;

• créer un nouveau composant par l'action du bouton Ajouter composant    de la barre Outils       ; ce composant est obtenu par copie de l'objet sélectionné préalablement par l'action du bouton gauche de la souris ou par une sélection antérieure ;

• ajouter un arc par l'action du bouton gauche de la souris et la touche Alt du clavier enfoncés sur le noeud amont et relachés sur le noeud aval. L'arc est obtenu par copie du lien sélectionné préalablement par l'action du bouton gauche de la souris ou par une sélection antérieure.

Figure C6.2. - Pluies annuelles - animation graphique

Les résultats constituent une des vues les plus intéressantes d'une définition. Il s'agit de manière générale de représenter les conséquences de l'utilisation de la définition de l'objet manipulé ou de mieux cerner cette définition.

Ainsi, sur l'exemple de la Figure C7.1, la vue Résultats d'une demande en eau, définie par les volumes en hm3 pour chaque mois de l'année, est constituée par la variation saisonnière mensuelle du débit fictif continu en m3/s et dam3/jour et par les moyennes interannuelles correspondantes.

Figure C7.1. - Demande en eau - vue résultats

Il est possible de visualiser les variations décadaires (Figure C7.2) ou journalières des demandes, à partir de la ligne de label decade ou date, par action du bouton Définition    de la barre d'outils Sélection      , ce qui permet de vérifier le mode d'interpolation employé.

Figure C7.2. - Demande en eau - variation décadaire

Evaluation des performances

Vous pouvez visualiser différents résultats de la desserte en eau sur le système ou sur certains composants. Vous avez accès à des chroniques sur des variables du modèle et à des cumuls et des statistiques issus de ces résultats de manière à disposer d'indicateurs synthétiques pour évaluer les performances d'un aménagement.

Ainsi, en mode Graphique sur le système d'eau, l'action du bouton Résultats    de la barre d'outils Vues affiche une fenêtre du type présentée sur la Figure C8.1..

Figure C8.1. - Système d'eau - graphique résultats globaux

Dans le mode tableau ou texte, la commande Résultats    de la barre d'outils Vues appliquée sur le système d'eau vous permet de disposer de :

• résultats globaux sur les déficits de demande en eau où nous distinguons demande consommatrice (C), demande d'utilisation (U) et demande écologique (E) qui correspond aux débits réservés dans les arcs naturels

• accès, par l'action du bouton Objet   , aux chroniques relatives aux résultats précédents soit en valeurs absolues, soit en pourcentages.

• cumuls saisonniers des demandes et déficits pour les consommations d'eau (C), les besoins d'utilisation (U) et les besoins écologiques (E). Sont également cumulés mois par mois les apports et les sorties naturels du système.

• comparaisons sur la desserte des demandes (consommations en eau et utilisations d'eau) à partir des valeurs de pourcentages et des dates sur leur déficit total, leur déficit max annuel, leur plus long déficit et leur déficit max mensuel. Vous pouvez directement accéder aux résultats d'une demande particulière par l'action du bouton Objet    sur l'un des éléments de la liste.

Les nombreuses fonctionnalités de la vue graphique d'un système d'eau facilitent grandement l'évaluation des performances d'une alternative d'aménagement ou de gestion. En un "coup d'oeil", il est ainsi possible de repérer les demandes ayant connu des déficits et de qualifier ces pénuries dans l'espace.

Vous pouvez ainsi choisir de visualiser les aménagements suivant différents aspects à partir du choix des légendes liées à des résultats caractéristiques : déficit moyen, déficit maximum annuel (voir Figure C8.2.), plus long déficit, déficit maximum mensuel, retour déficit annuel > 0%, retour déficit annuel > 5%, retour déficit annuel > 25%, déficit annuel.

La possibilité de réaliser des animations est un plus pour mieux évaluer la desserte en eau et détailler les chroniques annuelles de pénuries, les situations extrêmes, etc.

Il est possible de superposer les couches et jouer sur les transparences pour comparer des simulations.

Figure C8.2. - Aménagements - Graphique déficits max annuels

Diverses fonctionnalités de définition d'un système d'eau ont été examinées. Mais il est important de préciser comment est assurée la persistance de ces définitions.

La sauvegarde et l'ouverture de fichiers s'effectuent très classiquement, par l'action des boutons Sauvegarder et Ouvrir ou à partir du menu Fichier, à l'aide d'une boîte de dialogue comme présentée sur la Figure C8.1.

Figure C9.1. - Système d'eau - sauvegarde

Suivant l'extension adoptée, le stockage s'effectue suivant divers formats :

• L'extension hyd correspond à un stockage sous forme binaire, qui utilise le mécanisme de persistance du langage Java. C'est le moyen le plus performant. Voir Les entrées-sorties : les fichiers .

• L'extension txt correspond au stockage de la définition complète du système d'eau sous forme de texte ASCII au format libre, utilisant les tabulations comme séparateurs. Il permet un échange aisé avec les tableurs par exemple. Voir Les entrées-sorties : les fichiers.

• L'extension xmd correspond au stockage de la représentation graphique des systèmes au format défini par ActiveMap. Voir Les entrées-sorties : les fichiers .

On peut aisément ajouter d'autres formes de stockage pour des besoins nouveaux.

HyD2002 - Objectifs - Interface graphique - Les objets du modèle - Fichiers d'entrée-sorties - Tutoriel

Description

Les systèmes considérés sont constitués d'éléments de stockage tant superficiels que souterrains, d'éléments de captage, de transport tant naturels qu'artificiels, d'utilisation et de consommation d'eau.

Les modèles proposés permettent la simulation continue du fonctionnement des systèmes basé sur des règles de gestion très souples. Ces consignes font référence à des priorités de distribution de demandes et une hiérarchisation de la mobilisation des ressources. La mobilisation s'effectue en respectant les courbes de remplissage objectif des réservoirs.

L'utilisation du modèle consiste à modifier, au fur et à mesure des simulations, les consignes de gestion pour améliorer la satisfaction des objectifs.

Formulation

Nous reprenons, ici et au niveau de chacun des composants, la formulation mathématique définie dans le programme WARSYP [WARSYP 1998]. Cette formulation est axée vers l'optimisation de la gestion stratégique, mais elle permet de rendre explicite les caractéristiques des objets et les contraintes de gestion tactique.

Le problème consiste à minimiser une fonction objectif composée de termes pénalisation et de couts sur un horizon décisionnel, sachant les conditions formulées dans les équations (1)-(30) relatives aux divers composants ; les termes de pénalisation sont relatifs aux déficits ou aux déviations par rapport à des niveaux objectifs ; et les termes de couts sont relatifs aux pompages de surface ou dans les aquifères. La fonction objectif peut être exprimée comme suit :

{tex}\small \sum _{t \in T}\left[\sum _{i \in NE}\sum _{m \in M+it}\lambda^+_{imt.} V^+_{imt}+\sum _{i \in NE}\sum _{m \in M-it}\lambda^-_{imt.} V^-_{imt} + \\ \sum _{(e,f) \in NAN} \alpha_{eft.}Q^-_{eft}+ \sum _{n \in ND \cup NC}\sum _{f \in Fn} \delta_{nft.}D^-__{nft.}+ \sum _{n \in NS Ynt.}S^-_{nt} \\ +\sum _{k \in NR} \sigma_{kt}.R^-_{kt}+ \sum _{k \in NP} \sum _{n \in Nk} \mu_ {knt.} Y_{knt}+\sum _{(e,f) \in NA} \phi_{eft.}Q_{eft}+\ \\ \sum _{i \in NC} \omega_i (\sum _{f \in Pi}Q_{ift}- (d_{it}- \sum _{l \in Fi}D^-_{ilt})) \right]{/tex}

Le stockage dans le réservoir et les aquifères et la limitation des déficits cumulés des demandes nécessitent un couplage multipériodes, qui conduit à l'adoption d'un modèle complexe de résolution d'équations linéaires.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Systeme
nom Amenagements_A2
description amenagements "1995" - Bras de Sable - AEP 50%
simulation 2
mode 2.decade
periodes 1962 1 1 348
ecoulement C:\ActiveHyd\guadelou\flows\hm3\
lame ecoulee C:\ActiveHyd\guadelou\flows\m\
sorties global an mois decade jour

Figure B2.1. - Système d'eau - graphique associé

Ensembles principaux

Ensembles secondaires

Les paramètres du modèle

Paramètres d'état

Paramètres de niveaux objectifs

Paramètres de pénalisation

  Les variables du modèle

Réservoir

Description

Un réservoir est considéré comme un noeud de surface possédant une capacité de stockage.

A chaque pas de temps, le volume d'eau stocké dans un réservoir est diminué des pertes par évaporation et infiltration et augmenté par les dessertes des arcs amont, par les apports nets naturels, et éventuellement par réalimentation souterraine. Le volume net est en partie déversé en aval et en partie stocké pour le pas de temps suivant.

Le réservoir peut être découpé en zones où l'on pénalisera plus ou moins des déficits et des surplus de stockage par rapport à une courbe objectif. Il est par exemple ainsi possible de définir une tranche de stockage d'eau de moindre qualité qu'il faut au maximum éviter de solliciter ou de constituer un creux pour l'amortissement des crues.

Formulation

Bilan en eau dans les réservoirs {tex}\small \forall i \in NE{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Déficits et surplus de stockage par rapport à une courbe objectif

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Reservoir
nom Letaye
index noeud 1
localisation 55.30 43.40
hauteurs 9
hauteur 18 19 20 21 22 23 24 25 26
surface 0 1.44 3.53 5.99 8.7 11.63 14.74 18.01 21.43
stockage 0 0.006 0.031 0.078 0.151 0.253 0.385 0.548 0.745
apport naturel LETAYE 1
L evaporation 0.123 0.131 0.162 0.167 0.169 0.17 0.175 0.166 0.142 0.126 0.107 0.109
pluie directe RETENUE1 1
C perte 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
infiltration 0
stockage objectif 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
zones 2
volume 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
volume 1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
volume 2 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745 0.745
penalites positives 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
penalites negatives 1 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
penalites positives 2 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
penalites negatives 2 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95
stockage initial 0.5
sorties global an mois

Figure B6.1. - Réservoir - graphique associé

Jonction

Description

Une jonction est un noeud de surface où l'écoulement connaît une modification : confluence, prise en rivière, apport intermédiaire, etc.

Pour chaque pas de temps, le volume d'eau entrant à un noeud jonction correspond à la desserte par les arcs amont et éventuellement aux apports nets naturels, à la réalimentation par un aquifère et à la restitution d'une partie d'une demande. Le volume sortant correspond à l'alimentation des arcs aval et éventuellement aux pertes par infiltration et à la recharge artificielle d'un aquifère.

Formulation

Bilan en eau dans les jonctions {tex} \small\forall j{\in}NJ, t{\in}NT {/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Jonction
nom vernou
index noeud 3
localisation 17.60 27.21
apport naturel TRAVERSE 0.64
C perte 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
infiltration 0
sorties global an mois

Figure B7.1. - Jonction - graphique associé

Pompage

Description

Un pompage est un noeud de surface où une certaine quantité d'eau peut être dérivée vers des arcs artificiels.

Pour chaque pas de temps, le volume d'eau entrant correspond à la desserte par les arcs amont. Le volume sortant correspond à l'alimentation des arcs aval, avec une limite supérieure pour la desserte des arcs artificiels.

Formulation

Bilan en eau dans les pompages et les demandes non consommatrices {tex}\small \forall i \in NCF \cup NU {/tex}, {tex}\small t \in NT {/tex}

Contrainte de limite de pompage {tex}\small \forall u \in NU{/tex}, {tex}\small t\in NT {/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Pompage
nom Pompa1
index noeud 1
localisation 5.00 5.00
limite 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
sorties global an mois

Figure B8.1. - Pompage - graphique associé

Consommation en eau

Description

Une consommation en eau est un noeud de surface correspondant à une demande où l'eau est consommée totalement ou partiellement : demande urbaine, demande industrielle, demande d'irrigation, etc.

Pour chaque pas de temps, le volume d'eau entrant correspond à la desserte par les arcs amont et éventuellement au pompage dans un aquifère. Le volume sortant correspond à la restitution éventuelle d'une partie de l'eau au système à partir d'un noeud jonction à l'aval de la demande.

La demande peut être découpée en différents niveaux où les déficits de desserte en eau sont pénalisés de manière croissante.

Formulation

Déficit de demande en eau{tex}\small \forall n \in ND{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Les contraintes suivantes ne sont utilisées que pour les modèles d'optimisation prenant en compte un horizon prévisionnel.

Limite de déficits cumulés dans des mois consécutifs {tex}\small \forall n \in ND, t=1,...,|NT|- \tau + 1, \tau \in \Gamma{/tex}

Volume réservé dans des réservoirs {tex}\small \forall i \in NE{/tex},{tex}\small t \in NT{/tex}

Déficit de stockage réservé dans des réservoirs amont pour satisfaire des besoins futurs potentiels {tex}\small \forall i \in NE{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Consommation en eau
nom deshaut
index noeud 26
localisation 43.80 37.00
demande 0.62 0.7 0.775 0.75 0.62 0.6 0.62 0.62 0.6 0.62 0.6 0.62
source - 1
retour 0 0
aquifere 0
niveaux 2
taux 1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
taux 2 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
penalites 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
penalites 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
restriction 0 0 -
sorties global an mois

Figure B9.1. - Consommation en eau - graphique associé

Description

Une zone irriguée est une aire de consommation d’eau où le besoin est calculé à partir d’un bilan hydrique prenant en compte la réserve en eau du sol pour une culture.

Pour chaque pas de temps, le volume d'eau entrant correspond à la desserte par les arcs amont et éventuellement au pompage dans un aquifère. Le volume sortant correspond à la restitution éventuelle d'une partie de l'eau au système à partir d'un noeud jonction à l'aval de la demande.

La demande peut être découpée en différents niveaux où les déficits de desserte en eau sont pénalisés de manière croissante.

Bilan hydrique

Le modèle classique simple à réservoir a été retenu pour le calcul du bilan hydrique. On considère ainsi que toute la pluie arrivant sur le sol s'infiltre jusqu'à saturation du sol, qui correspond au remplissage du réservoir dont la capacité constitue la réserve utile (RU). Tout apport d'eau supérieur est considéré comme perdu : la partie correspondant à l'eau gravitaire le sera par percolation, le reste par ruissellement de surface.

Le bilan peut donc s'écrire simplement :

Niveau_reserve_final = Niveau_reserve_initial + Pluie + Dose_apport - ETR
où   ETR : évapotranspiration réelle.

L'évapotranspiration

L'évapotranspiration réelle donne la consommation réelle de la culture en fonction du stress hydrique. Elle est difficile à évaluer, on se contente des résultats semi-empiriques visant à donner sa variation en fonction de l'humidité du sol ou plutôt en fonction de l'état de la réserve.

La réserve utile (RU) est décomposée en réserve facilement utilisable (RFU) et en réserve difficilement utilisable (RDU). RU et RFU dépendent de la profondeur du sol. Trois types de fonctions sont disponibles pour exprimer leurs variations dans l'année.

Tant qu'il y a de l'eau dans la RFU, c'est à dire que la réserve reste supérieure à la RDU, on considère que la plante reste à son niveau de consommation optimal, ETR = ETM. Lorsque la réserve R devient inférieure à RDU, on considère la relation ETR / ETM = R / RDU.

L'ETM, évapotranspiration maximale d'une culture, correspond donc à la consommation du périmètre planté quand celui-ci est convenablement approvisionné en eau.

Dans la pratique, ETM est calculé par ETM = Kc . ETP, où Kc, coefficient cultural, dépend du stade de développement du végétal.

On peut ainsi définir la variation du coefficient cultural au cours de l'année. L'ETP -EvapoTranspiration Potentielle - est définie à partir d'une (ou plusieurs) chroniques d'évaporation.

Demande en eau

Pour assurer une récolte optimale, il faut maintenir la réserve en eau à un niveau supérieur à la RDU. Mais la réserve ne doit pas être forcément pleine.

On a donc introduit la notion de niveau d'irrigation. Ce seuil est exprimé par le pourcentage de remplissage de RFU. Par convention il n'y a pas d'irrigation si la réserve en eau du sol est supérieure à ce seuil d'alerte ou si ce seuil est nul. Ce seuil peut être variable sur l'année.

Le volume de demande en eau peut ainsi s'exprimer :

Vol_demande = Deficit x Surface_irriguee / Efficience_apport

où   Deficit : déficit hydrique par rapport à la réserve pleine

soit   Deficit = max (Niveau_RFU - Niveau_reserve_initial + ETM - Pluie, 0)

où   ETM : évapotranspiration maximale ;
       Efficience_apport : rapport entre volume réellement utilisé et volume d'apport

Formulation

Déficit de demande en eau {tex}\small \forall n \in ND{/tex} , {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Zone irriguee
nom ban_Pcov
index noeud 147
localisation 27.36 21.01
surface 2000
pluie DUMANOIR 0.24 NEUFCHAT 0.23 DOUVIRFA 0.21 NESTY 0.12 MOREAU 0.12 BOISDEBO 0.08
evaporation 0.108 0.107 0.152 0.137 0.162 0.164 0.149 0.139 0.131 0.149 0.101 0.091
Kc 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
ru 0.036
rfu 0.012
prof.rac. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
niveau 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
efficience 1
retour 0 0
aquifere 0
niveaux 2
taux 1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
taux 2 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
penalites 1 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
penalites 2 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
restriction 0 0 -
sorties global an mois

Figure B10.1. - Zone irriguée - graphique associé

Utilisation d'eau

Description

Une utilisation d'eau correspond à une demande non consommatrice. Elle associe une demande à un noeud de surface dont l'apport en eau est restitué complètement au système : centrale hydro-électrique, définition de droits d'eau, etc. La demande peut être découpée en différents niveaux où les déficits de desserte en eau sont pénalisés de manière croissante.

Formulation

Bilan en eau dans les pompages et les demandes non consommatrices {tex}\forall i \in NC \cup NU{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Déficit dans les demandes non consommatrices {tex} \small \forall i \in NC {/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion  

Découpage en zones

Exemple

# Utilisation d'eau
nom AepInTrav
index noeud 39
localisation 19.03 31.64
demande 2.2 2 2.2 2.1 2.2 2.1 2.2 2.2 2.1 2.2 2.1 2.2
source - 0
niveaux 1
taux 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
penalites 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
restriction 0 0 -
sorties global an mois

Figure B11.1. - Utilisation d'eau - graphique associé

Aquifère

Description

Un aquifère est considéré comme un noeud souterrain possédant une capacité de stockage.

Pour chaque pas de temps, le volume d'eau entrant à un aquifère correspond aux apports extérieurs naturels, à l'infiltration à partir de réservoirs ou de noeuds de jonction et éventuellement à de la recharge artificielle à partir d'un noeud jonction. Le volume sortant correspond à la réalimentation de réservoirs ou de noeuds de jonction et à des pompages si le volume net de l'aquifère les permet.

Formulation

Bilan en eau dans les aquifères {tex}\small \forall k \in NK{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Déficit de recharge artificielle {tex}\small \forall k \in NR{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Limite de pompage dans les aquifères {tex}\small \forall k \in NP{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Aquifere
nom Aquif1
index noeud 1
localisation 5.00 5.00
stockage mini 0
stockage maxi 0
apport naturel - 1
noeuds sortie 1
noeud sortie 1
C sortie 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
pompage 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
recharge totale 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
noeuds recharge 1
noeud recharge 1
limite recharge 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
recharge objectif 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
penalites recharge 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
stockage initial 0
sorties global an mois

Figure B12.1. - Aquifère - graphique associé

Arc de surface

Description

Un arc de surface est un lien qui assure le transit d'eau entre 2 noeuds de surface : un noeud amont et un noeud aval.

Formulation

Limite de transit dans les arcs {tex}\small \forall (e,f) \in NA-NAN{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Arc
nom c900_lez
noeuds 8 28
flux max 4.018 3.629 4.018 3.888 4.018 3.888 4.018 4.018 3.888 4.018 3.888 4.018
sorties global an mois

Figure B13.1. - Arc de surface - graphique associé

Arc naturel

Description

Un arc naturel est un lien qui assure l'écoulement entre 2 noeuds du bassin hydrographique. On lui associe généralement un débit réservé qui peut varier au cours de l'année.

Formulation

Déficit sur le débit réservé {tex}\small \forall (e,f) \in NAN{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Arc naturel
nom vernou
noeuds 6 7
flux max 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
flux min 0.375 0.339 0.375 0.363 0.375 0.363 0.375 0.375 0.363 0.375 0.363 0.375
penalites 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
sorties global an mois

Figure B14.1. - Arc naturel - graphique associé

Arc artificiel

Description

Un arc artificiel est un lien qui assure le transit d'eau, entre 2 noeuds de surface, sous une certaine limite : canal, conduite, etc.

Les arcs artificiels peuvent être associés à un pompage qui introduit une autre limite de prélèvement.

Formulation

Limite de transit dans les arcs {tex}\small \forall (e,f) \in NA-NAN{/tex}, {tex}\small t \in NT{/tex}

Note : Les différents termes sont décrits dans les ensembles d'objets , les paramètres et les variables du modèle.

Définition

Propriétés structurales

Propriétés de gestion

Exemple

# Arc artificiel
nom Arc a1
noeuds 1 2
flux max 2.491 2.25 2.491 2.411 2.491 2.411 2.491 2.491 2.411 2.491 2.411 2.491
sorties global an mois